ABB PM864AK01 3BSE018161R1 Prozessoreinheit

Der PM864AK01 ist eine Kernkomponente der AC 800M-Controller-Hardwareplattform von ABB und stellt eine leistungsstarke, äußerst zuverlässige Prozessoreinheit dar. Es besteht aus der PM864A-Prozessoreinheit in Kombination mit der TP830-Grundplatte, die speziell für komplexe Steuerungsanwendungen in der industriellen Automatisierung entwickelt wurde. Als Mitglied der AC 800M-Controllerfamilie integriert der PM864AK01 leistungsstarke Verarbeitungsfunktionen, flexible Kommunikationserweiterung und ein robustes Design in Industriequalität und erfüllt vielfältige Anforderungen, die von einfacher Logiksteuerung bis hin zu komplexen verteilten Steuerungssystemen (DCS) und Systemen mit hoher Integrität reichen.

Die AC 800M-Plattform ist ein modulares Hardwaresystem, bei dem Benutzer die Prozessoreinheit mit verschiedenen Kommunikationsschnittstellenmodulen, I/O-Einheiten und Stromversorgungsmodulen entsprechend den spezifischen Anwendungsanforderungen konfigurieren können. Innerhalb dieses Ökosystems fungiert der PM864AK01 als „Gehirn“, das für die Ausführung der Steuerlogik, die Datenverarbeitung, die Verwaltung der Kommunikation und die Koordinierung des Betriebs des gesamten Steuersystems verantwortlich ist. Es eignet sich besonders gut für Anwendungen, die eine hohe Verarbeitungsleistung, Systemverfügbarkeit und Kommunikationsvielfalt erfordern, wie z. B. Prozessindustrie, Fertigung, Energiemanagement und Infrastruktursteuerung.

Der PM864AK01 unterstützt nicht nur den Betrieb als eigenständiger Controller, sondern lässt sich auch nahtlos in Steuerungsnetzwerke mit mehreren Controllern, Bedienstationen und Servern integrieren und ermöglicht so groß angelegte, verteilte Automatisierungslösungen. Sein Design berücksichtigt vollständig die rauen Anforderungen industrieller Umgebungen und zeichnet sich durch eine hervorragende elektromagnetische Verträglichkeit (EMV), einen großen Betriebstemperaturbereich und eine zuverlässige mechanische Konstruktion aus, die einen langfristig stabilen Betrieb in kritischen industriellen Umgebungen gewährleistet.

II. Hauptmerkmale und Vorteile

1. Hervorragende Verarbeitungsleistung:

• Kernprozessor: Ausgestattet mit einem 96-MHz-MPC862-Mikroprozessor, der eine robuste Rechenleistung liefert.

• Speicherkonfiguration: Verfügt über 32 MB SDRAM und gewährleistet den reibungslosen Betrieb komplexer Anwendungsprogramme und Multitasking.

• Im Vergleich zu Vorgängermodellen: Seine theoretische Spitzenleistung ist bis zu doppelt so hoch wie die des PM860-Prozessors. Die tatsächliche nachhaltige Leistungsverbesserung liegt je nach Anwendung zwischen 10 % und 50 %, wodurch die Reaktionsfähigkeit des Systems und die Datenverarbeitungsfähigkeit erheblich verbessert werden.

2. Flexible Kommunikations- und Erweiterungsmöglichkeiten:

• Umfangreiche integrierte Kommunikationsanschlüsse: Bietet vier Standard-Kommunikationsanschlüsse: zwei 10BaseT-Ethernet-Anschlüsse (CN1, CN2), einen seriellen RS-232C-Anschluss mit Modemunterstützung (COM3) und einen RS-232C-Service-Anschluss für Werkzeuge (COM4), was Netzwerk- und Peripherieverbindungen erleichtert.

• Leistungsstarker Erweiterungsbus: Über den CEX-Bus (Communication Expansion Bus) können zahlreiche Kommunikationsschnittstellenmodule angeschlossen werden, wie z. B. PROFIBUS DP, FOUNDATION Fieldbus H1/HSE, Modbus TCP, PROFINET IO, EtherNet/IP usw., was eine einfache Verbindung mit verschiedenen Feldbussen und intelligenten Geräten ermöglicht.

• Lokale E/A-Verbindung: Der integrierte elektrische ModuleBus ermöglicht den direkten Anschluss eines lokalen Clusters mit bis zu 12 S800-E/A-Modulen für eine schnelle und zuverlässige lokale Signalverarbeitung.

3. Hochverfügbarkeits- und Redundanzunterstützung:

• Prozessorredundanz: Der PM864A unterstützt die Paarung mit einem anderen PM86x oder PM891 zur Bildung eines redundanten Paares und ermöglicht so eine stoßfreie Primär-/Backup-Umschaltung. Im Falle eines Ausfalls des Primärprozessors kann das Backup innerhalb von 10 Millisekunden die Kontrolle übernehmen, wobei die Prozessausgaben eingefroren werden, wodurch die Systemverfügbarkeit maximiert wird.

• Fehlertoleranzmechanismus: Verwendet fortschrittliche Synchronisierungstechnologie basierend auf Ausführungseinheiten und Rollback-Punkten, um sicherzustellen, dass der Status der Backup-Einheit konsistent mit dem Zustand der Primäreinheit übereinstimmt.

• Online-Wartung: Unterstützt den Austausch einer fehlerhaften Prozessoreinheit bei laufendem System (Online-Austausch), wodurch ungeplante Ausfallzeiten erheblich reduziert werden.

4. Unterstützung für hochintegrierte Systeme:

• Der PM864A kann als Grundlage für einen AC 800M High Integrity (HI) Controller dienen. In Kombination mit der Sicherheitsüberwachungseinheit SM810/SM811 ​​und SIL-zertifizierten S800 I/O HI-Einheiten und der Ausführung der High Integrity-Version der Steuerungssoftware kann ein vom TÜV nach IEC 61508 SIL2 zertifiziertes Sicherheitssystem aufgebaut werden.

• Der PM865 (eine verbesserte Version des PM864) bietet weitere Fortschritte in diesem Bereich und integriert Funktionen wie doppelten Überspannungsschutz, verbesserte Oszillatorüberwachung und Online-Selbsttests.

5. Zuverlässige Datenspeicherung und -sicherung:

• Speichermedien: Verfügt über eine Compact-Flash-Kartenschnittstelle zum Speichern von Anwendungsprogrammen und zur Kaltspeicherung von Daten, was das Laden, Sichern und Wiederherstellen von Programmen erleichtert.

• Batterie-Backup: Bietet sowohl interne als auch externe Batterie-Backup-Lösungen (SB821, SB822), um den RAM-Speicher und Echtzeituhrdaten (RTC) bei externem Stromausfall aufrechtzuerhalten. Die interne Batterie-Backup-Zeit des PM864A wurde mit mindestens 235 Stunden deutlich verbessert.

6. Robustes Industriedesign und Zertifizierungen:

• Montage: Verwendet standardmäßige 35-mm-DIN-Schienenmontage, kompakt und einfach zu installieren/zu warten.

• Schutzart: IP20, bietet grundlegenden Schutz gegen Staub und Fingerkontakt.

• Umfangreiche Zertifizierungen: Entspricht der EU-EMV-Richtlinie (2004/108/EG) und der Niederspannungsrichtlinie (2006/95/EG), erfüllt internationale Standards wie UL 508, UL 60079-15 (für Gefahrenbereiche) und bietet optionale TÜV-Zertifizierung, geeignet für verschiedene Industrieumgebungen.

III. Systemarchitektur und -zusammensetzung

Die physische Architektur des PM864AK01 spiegelt deutlich seine modulare Designphilosophie wider:

1. Prozessoreinheit (PM864A):

• Dies ist das Kernfunktionsmodul, das die CPU-Platine, die Netzteilplatine und die Frontplatte enthält.

• CPU-Platine: Integriert den MPC862-Mikroprozessor, SDRAM, Kommunikationscontroller, Echtzeituhr, LED-Anzeigen, INIT-Drucktaste und CF-Kartenschnittstelle.

• Netzteilplatine: Wandelt die Eingangsspannung von 24 V DC in isolierte +5 V- und +3,3 V-Versorgungen für die CPU und die E/A-Einheiten um. Es enthält außerdem optoisolierte RS-232C-Treiber/Empfänger für den Service-Port und den internen Batteriehalter.

• Frontplatte: Bietet Statusanzeige und grundlegende Bedienoberfläche.

2. Grundplatte (TP830):

• Dies ist der Verbindungsknoten des Systems, fest montiert auf der DIN-Schiene.

• Termination Board: Zentralisiert die meisten externen Anschlussklemmen, einschließlich Schraubklemmen für Stromversorgung und redundante Stromüberwachung, RJ45-Anschlüsse für das Steuernetzwerk und den Service-Port, den elektrischen ModuleBus-Stecker und den CEX-Bus-Anschluss.

• Erdung: Erdung an der DIN-Schiene über Metallgehäusekomponenten, wodurch die Störfestigkeit erhöht wird.

• Stromverteilung: Die an den TP830 angeschlossene 24-V-Gleichstromversorgung versorgt alle Einheiten am CEX-Bus und am elektrischen ModuleBus.

Beispiel für eine typische Systemkonfiguration:
Ein AC 800M-Controllersystem rund um den PM864AK01 kann Folgendes umfassen:

• Zentraleinheit: Prozessoreinheit PM864AK01.

• Kommunikationserweiterung: Schließen Sie über den linken CEX-Bus ein CI854A-PROFIBUS-DP-Schnittstellenmodul an, um entfernte S800-E/A-Stationen zu verbinden (z. B. über CI801-FCI-Einheiten), erweiterbar auf bis zu 768 E/A-Module. Gleichzeitig kann ein CI860-Modul hinzugefügt werden, um eine Verbindung zu einem FOUNDATION Fieldbus HSE-Netzwerk herzustellen.

• Lokaler I/O: Verbinden Sie über den rechten elektrischen ModuleBus einen S800 I/O-Cluster mit bis zu 12 Modulen.

• Remote Optical I/O: Über den integrierten optischen ModuleBus-Port können Sie optische TB820-Modems anschließen, um bis zu 6 zusätzliche Remote-optische ModuleBus-Cluster (jeweils maximal 12 Module) zu erweitern, die insgesamt bis zu 84 Remote-optische I/O-Module unterstützen.

• Stromversorgungssystem: Angetrieben durch Stromversorgungsmodule der SD83x-Serie, optional konfiguriert mit SS823/SS832-Abstimmungseinheiten für Stromversorgungsredundanz und verbunden mit externen SB821- oder SB822-Batterien für erweiterte Speichersicherung.

In einer redundanten Konfiguration sind zwei PM864A-Prozessoren über das RCU-Link-Kabel verbunden, teilen sich denselben CEX-Bus und sind über zwei unabhängige TB840-Clustermodems mit dem optischen ModuleBus jedes S800-I/O-Clusters verbunden, um die Kontinuität der I/O-Kommunikation sicherzustellen, wenn eine der CPUs ausfällt.

IV. Anwendungsfelder

Dank seiner hohen Leistung, Zuverlässigkeit und hervorragenden Skalierbarkeit eignet sich der PM864AK01 für zahlreiche anspruchsvolle industrielle Automatisierungsbereiche:

1. Prozessindustrie: Verteilte Steuerungssysteme (DCS) in der Öl- und Gasindustrie, Petrochemie, Raffinerie, Pharmaindustrie, Wasseraufbereitung usw. für kontinuierliche Prozesskontrolle, Sicherheitsverriegelungen und Chargenverarbeitung.

2. Energie und Energie: Hilfssteuerungssysteme in Kraftwerken (Wärme-, Wasser- und erneuerbare Kraftwerke), Netzüberwachung, Energiemanagementsysteme (EMS) und Umspannwerksautomatisierung.

3. Fertigung: Produktionsliniensteuerung, Maschinensteuerung und MES-Schnittstellen in der Einzel- und Serienfertigung wie der Automobil-, Lebensmittel- und Getränke- sowie Halbleiterproduktion.

4. Infrastruktur: Gebäudeautomation, Signalisierung und Steuerung von U-Bahnen/Eisenbahnen, Tunnellüftungs-/Beleuchtungssteuerung, Hafenlogistiksysteme.

5. Hochintegrierte Sicherheitssysteme: Als Teil sicherheitsbezogener Steuerungssysteme, die die Sicherheitsintegritätsstufe SIL2 erfordern, z. B. Kesselschutzsysteme, Notabschaltsysteme (ESD), Feuer- und Gasmeldesysteme (F&G) (erfordert Kombination mit SM810/SM811 ​​und HI-Software).